场论课程教学中的问题探讨

王兵

摘 要：专业基础课场论是以数学方法研究各类场的性质的课程，是学习重力勘探、磁法勘探、电法勘探等专业课的基础。本文根据实际教学情况，结合这门课程特点，将教学中遇到的问题予以探讨，为学生学习和教師教学提供有益的帮助。

关键词：场论；教学改革；地球物理勘探

场论是研究各类物理场的分布及其相互作用的理论。物体在其周围可以形成各种各样的场，如引力场、电磁场、核辐射场等，这些场的性质、分布特征和规律与物体自身的性质及几何特征有密切的关系。通过场论的学习，我们可以知道场与物体自身性质之间的定量关系。场论课程知识体系非常系统，包括数学基础、引力场、稳恒电场、稳恒磁场以及时变电磁场等。该课程理论性强、公式多、推导复杂、概念抽象难理解，学生在学习这门课程时普遍反映教学课时量偏少，知识点在短时间内很难理解和记住，课程难学。教师在教学过程中的体会是，由于课时量压缩以及大学扩招导致学生优劣明显，层次差别较大。所以，需要从学生学习场论课程的认知过程出发，对课程教学中出现的问题进行探讨。

一、明确场论课程的地位

场论是研究各类宏观场的基本性质的理论，其研究对象是引力场、电场、磁场等的基本属性，它们的运动规律以及和物质之间的相互作用，是勘查技术与工程和地球物理等很多专业的一门专业基础课，是后续学习部分专业课的基础。比如，以研究引力场为基础的重力勘查、以研究磁场为基础的磁勘查、以研究电场和电磁感应场为基础的电勘查、以研究核辐射场为基础的核勘查、以研究弹性波场为基础的地震勘查等，这些都是以场论的学习为基础的。场论告诉我们通过利用仪器测量某些物理量，进而明白地质勘查的基本原理是什么，所以场论课程是勘查技术与工程和地球物理等很多专业的一门非常重要的课程。场论学得好不好，学得深不深，直接关系到后续专业课程学习效果的优劣。

二、注意场论与大学数学的衔接

场论虽然是勘查技术与工程及地球物理等专业的一门基础课，但其与高等数学有着非常密切的联系，课程中大量用到高等数学教材学到的概念和结论。如标量、矢量、叉积、点积等，以及通量和散度、环量和旋度等，这些概念都已经在高等数学中出现过。

从场论的一系列计算公式中我们可以看到，课程中大量用到导数（全导数和偏导数）计算，比如，向量场的散度、环量面密度和旋度，的标量场的方向导数和梯度计算都是通过对场函数或其分量求偏导数来完成的。另外，课程中还大量用到数学中的积分运算，如向量场的环量以及通量的计算是通过对矢量的曲线积分和面积分来完成的。所以，可以说场论中的定义、定理、计算和讨论的问题均是以高等数学知识为基础的，是高等数学相关内容的实用化。

三、课程学习要特别强调理论联系实际

由于课程教学中推导较多，很容易导致学生只注意数学推导这一表象，而忽视或不注意问题本身所具有的物理意义。比如，时变电磁场中的麦克斯韦方程组包含非常丰富的电磁场理论知识，是预言电磁波存在的理论基础；场的频域分析，虽然在推导中只是抽象的公式，但其具有非常强的物理意义，等等。这就要求学生学习时不能单纯硬套数学公式，还应理解公式的物理背景。

四、注重课程教学中多媒体和网络的应用

虽然课程自身理论推导较多，板书较多，教师在讲授课程时，还是要充分利用多媒体和网络的优势。多媒体直观、互动性强的教学方法可以弥补传统板书教学的不足。将板书教学和多媒体教学有机结合起来，优势互补，就能提高教学效果，并使学生在从传统教学到多媒体教学的转变过程中可以更好地适应。比如，教师可以将课程中相关引力异常、电磁场的传播等许多抽象的物理问题通过图像、动画直观地展现出来，帮助学生更好更快地理解这些概念；可以将多媒体课件按照学习目标、预备知识、授课内容、练习和总结等几个教学过程进行展开，通过循序渐进的方法逐步将学生带到授课内容中；也可以通过网络将课件发给学生，方便其随时随地进行预习和复习；或者利用网络平台解决学生遇到的问题，进而形成良好的互动。

参考文献：

[1]莫撼，邓居智.场论[M].北京：原子能出版社，2006.

[2]谢树艺.矢量分析与场论[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]杨永发.向量分析与场论[M].天津：南开大学出版社，1997.